Cho m gam hỗn hợp gồm 2 kim loại Mg và Al có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:2 vào dung dịch HNO3 20%, thu được dung dịch A và có 4,032 lít hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2 thoát ra. Thêm một lượng O2 vừa

Đầu tiên, ta cần tính số mol của Mg và Al trong hỗn hợp. Gọi số mol của Mg là n, thì số mol của Al là 2n. Tổng số mol của kim loại là n + 2n = 3n. Từ đề bài, ta biết rằng hỗn hợp khí X phản ứng với HNO3 để tạo ra các khí NO, N2O, và N2.

Các phản ứng có thể xảy ra giữa Mg, Al với HNO3 là:
1. Mg + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2
2. 2Al + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2

Tổng thể tích khí X là 4,032 lít, và áp dụng định luật Avogadro, ta biết rằng 1 mol khí ở điều kiện chuẩn có thể tích 22,4 lít. Vậy tổng số mol khí X là:

n(X) = 4,032 / 22,4 = 0,18 mol.

Giả sử rằng, trong hỗn hợp khí X, khí NO chiếm một tỷ lệ α mol, khí N2O chiếm β mol, và khí N2 chiếm γ mol. Từ phản ứng 1 và 2, khí thoát ra từ Mg và Al có thể là NO và N2O.

Ta cũng biết rằng khí N2 không tác dụng với HNO3 nên sẽ là phần còn lại. Tỉ lệ khí sinh ra từ các phản ứng cần phải được tính toán dựa trên số mol của Mg và Al.

Tiếp theo, thêm O2 vào khí X. Theo phản ứng:
NO + 1/2 O2 → N2 + 1/2 O2
N2O + O2 → 2NO

Giả sử khí Y sau phản ứng có tổng số mol là n(Y). Khi dẫn khí Y qua NaOH thì sẽ xảy ra phản ứng:
NO + NaOH → NaNO2 + H2O.

Khí Z thoát ra sau phản ứng này có tỷ khối (dZ) so với H2 là 18.8. Ta biết rằng:
d = M/ZH = 18.8 ⇒ Mz = 18.8 g/mol. Từ đó, người ta có thể tính được số mol khí Z.

Giờ ta đến phần lắng đọng muối trong dung dịch A khi cho KOH vào. Xuất phát từ vấn đề này, để tính tổng hằng số thì ta cần biết nồng độ và số mol của Mg(NO3)2 trong dung dịch A:

Nếu cho lượng KOH dư, thì lượng kết tủa lớn nhất sẽ là:
Mg(NO3)2 + 2 KOH → Mg(OH)2 + 2 KNO3

Như vậy, nếu lượng kết tủa là (m + 20,4) gam, với m là tổng lượng kim loại ban đầu, ta tính được từ đó m và từ đó tính được nồng độ % của muối Mg(NO3)2 trong dung dịch A.

Cuối cùng, dựa trên tổng số mol của Mg và Al có trong dung dịch, cùng với những tính toán của các phản ứng với HNO3 và KOH, ta có thể tính được nồng độ % của muối Mg(NO3)2 trong dung dịch A.

Kết luận là, ta phải tính toán từng yếu tố một cách chi tiết và từ đó suy diễn ra được đáp án cuối cùng cho nồng độ % đó. Các số liệu và phản ứng cần tính toán chính xác để đảm bảo không có sai số nào.